Los monos usan sus cerebros para conducir sillas de ruedas

Una interfaz cerebro-máquina ha permitido a los monos navegar en una silla de ruedas robótica usando solo sus pensamientos. La interfaz se describe en el diario en línea Informes científicos.
Los científicos registraron la actividad cerebral como monos aprendieron a dirigir sillas de ruedas pensando.
Crédito de la imagen: Miguel Nicolelis / Duke Center for Neuroengineering

La parálisis severa que resulta de una lesión de la médula espinal o condiciones como la parálisis cerebral o un accidente cerebrovascular pueden dejar a algunas personas incapaces incluso de parpadear. Los increíbles avances en la tecnología de asistencia han permitido a las personas que previamente habían sido obstaculizadas por su condición vivir una vida plena.

El conocido científico, Stephen Hawking, es un excelente ejemplo. Hawking, que padece una enfermedad de la neurona motora, se comunica usando un movimiento en su mejilla. Un interruptor de infrarrojos, montado en sus gafas, detecta el movimiento y le permite interactuar con su computadora. Esto le permite no solo hablar, sino también participar en múltiples actividades.

Los científicos ya han desarrollado sillas de ruedas que se pueden controlar con un dispositivo no invasivo, como un electroencefalograma (EEG). El EEG monitorea la actividad en el cerebro a través de electrodos en el cuero cabelludo que están conectados a una computadora.

En un intento por proporcionar a los más afectados, los investigadores han estado experimentando desde 2012 con implantes intracraneales, con la esperanza de que estos puedan ofrecer un mejor control.

Mapeo del movimiento a través de la actividad cerebral

Los investigadores primero implantaron cientos de microfilamentos finos como el cabello en las regiones premotoras y somatosensoriales de los cerebros de dos monos rhesus macacos.

Luego entrenaron a los monos navegando pasivamente la silla hacia su objetivo, en este caso, un tazón de uvas.

Al registrar la actividad cerebral eléctrica a gran escala de los primates, el equipo pudo crear un sistema informático que podría traducir las señales cerebrales en comandos digitales del motor. Esto hizo posible controlar los movimientos de la silla de ruedas pensando.

La interfaz cerebro-máquina usa señales de cientos de neuronas registradas simultáneamente en dos regiones del cerebro que están involucradas en el movimiento y la sensación. A medida que los animales piensan en avanzar hacia su objetivo, las computadoras traducen su actividad cerebral en la operación en tiempo real de la silla de ruedas.

Con el tiempo, y con la práctica, los monos aprendieron a controlar la silla de ruedas pensando, y pudieron navegar con mayor velocidad y eficiencia hacia las uvas.

Los investigadores pudieron identificar las señales cerebrales que correspondían al movimiento de traslación y de rotación. También notaron a partir de las señales cerebrales de los monos que estaban considerando cuánto tenían que viajar para alcanzar el tazón de uvas.

El autor principal, el Dr. Miguel Nicolelis, PhD, codirector del Centro de Neuroingeniería de Duke, dice:

"Esta no era una señal que estaba presente al comienzo del entrenamiento, sino algo que surgió como un efecto de los monos que se volvieron competentes en esta tarea. Esto fue una sorpresa. Demuestra la enorme flexibilidad del cerebro para asimilar un dispositivo, en este caso de una silla de ruedas, y las relaciones espaciales de ese dispositivo con el mundo circundante ".

Los ensayos midieron la actividad de casi 300 neuronas en cada mono.

En estudios previos, el laboratorio de Nicolelis ha registrado actividad en hasta 2,000 neuronas usando la misma técnica.

Luego, los investigadores esperan que al registrar números crecientes de señales neuronales, serán capaces de mejorar la precisión y la fidelidad de la técnica. Después de esto, esperan buscar pruebas para un dispositivo implantado en humanos.

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